Førerløst skib sætter kurs over Atlanten

I 2021 stikker forskningsskibet Mayflower til søs for at krydse Atlanten – med en kunstig intelligens som kaptajn. Jomfrusejladsen for verdens mest avancerede droneskib indleder en æra, hvor søfart bliver både billigere og sikrere.

I 2021 stikker forskningsskibet Mayflower til søs for at krydse Atlanten – med en kunstig intelligens som kaptajn. Jomfrusejladsen for verdens mest avancerede droneskib indleder en æra, hvor søfart bliver både billigere og sikrere.

University of Birmingham’s Human Interface Technologies Team/IBM

Når Mayflower stævner ud på sit togt over Atlanten, vil hundredvis af mennesker stå på kajen og tage afsked med det gode skib. Men ingen vil vinke tilbage. Ingen sømænd vil stå på dækket med en tåre i øjenkrogen – ingen styrmand have greb om roret. End ikke en kaptajn er ombord til at udstikke kursen.

Mayflower er verdens mest avancerede selvsejlende skib, og i foråret 2021 skal det helt uden besætning sejle 5800 km fra Plymouth i England gennem Nordatlantens farefulde farvande til USA’s østkyst.

Det er et togt, som skal give forskere ny viden om havet og i fremtiden gøre skibstrafik både sikrere og billigere.

Mayflower følger pilgrimsrute

Navnet Mayflower – det engelske ord for busken engriflet hvidtjørn – virker måske som et besynderligt valg til et af klodens mest avancerede fartøjer.

Men droneskibet er opkaldt efter træskibet Mayflower, som i 1620 bragte 102 kristne separatister fra Plymouth i England til det, der i dag er Plymouth i Massachusetts på USA’s østkyst. Her gik de i land for netop 400 år siden og grundlagde den første permanente engelske koloni i Nordamerika – kimen til USA.

Sol og vind driver Mayflower

/ 4

Skrog huser laboratorie

Det midterste skrog rummer skibets computere, måleudstyr og motor. Eftersom der ikke skal være hverken ståhøjde, kahytter eller proviant om bord, giver skroget god plads til både udstyr og de prøver, som indsamles undervejs.

1

Solpaneler sikrer fremdrift

Solcellerne på dækket producerer strøm som driver skibets computere og elmotoren til fremdrift. Overskydende strøm fra dagtimerne lagres i batterier i Mayflowers to yderste skrog. Kun i nødstilfælde startes dieselgeneratoren om bord.

2

Mast bærer lys og sejl

Den lille mast med et fast sejl af kompositmateriale tjener to formål: En lanterne i mastetoppen gør Mayflower synlig fra konventionelle skibe, og sejlet bidrager desuden til skibets fremdrift. Fartøjet kan nå op på 10 knob.

3

Antenner sender data hjem

På agterenden findes skibets radarer, vindmålere og satellitantenner. Mayflower kan sende data hjem til forskere og modtage instrukser fra teknikere i land, men er selv i stand til at klare enhver situation under menneskelig indblanding.

4
© University of Birmingham’s Human Interface Technologies Team/IBM

Ruten mellem de to Plymouth’er er ikke den letteste for et droneskib på jomfrurejse. Søen i Nordatlanten kan være hård året rundt, og meteorologiske bøjer har målt bølger på op imod 30 meter.

Farvandet besejles flittigt af fragtskibe på ruter mellem Europa og Nordamerika, og tæt skibstrafik gør navigationen vanskelig. Ude på det åbne hav kan der tilmed opstå en nærmest uendelig række af uforudsigelige, akutte problemer, som for selv erfarne sømænd er udfordrende.

RMS Titanic begav sig i foråret 1912 ud på omtrent den samme rute med 1317 passagerer og 29 veluddannede søfolk ombord, og det endte som bekendt i en tragedie. Droneskibet skal gennemføre sit farefulde togt i de samme farvande udelukkende med hjælp fra sensorer og computere ombord.

Kaptajnen hedder AI

Bortset fra navn og rute er det småt med ligheder mellem de to Mayflower-skibe. 1600-talsskibet var en såkaldt fløjte – et buttet handelsskib på 30 meters længde med god lasteevne og tre master.

Droneskibet, derimod, er en 15 meter lang, slank trimaran, dvs. et skib med tre parallelle skrog, bygget i aluminium og plastmaterialer med kun en lille stump mast med et fast sejl.

Fremdriften leveres af sejlstumpen og elmotorer, som får energi fra de solpaneler, som er integreret på dækket af Mayflower. Kun i nødstilfælde vil en dieselgenerator under dæk tage over.

Se Mayflower blive søsat i Plymouth, UK:

I 1620 var kaptajnen en midaldrende brite ved navn Christopher Jones, som havde stor erfaring fra sejlads i de europæiske farvande. I 2020 hedder kaptajnen AI – artificial intelligence eller kunstig intelligens – og allerede fra første dag er den omtrent lige så erfaren, som Jones var.

Computerproducenten IBM står bag “kaptajnens” teknologi, og de har udstyret den med et IBM Power System AC922 – en uhyre kraftig computer, som er specielt udviklet til kunstig intelligens – og givet maskinen eneundervisning på en virtuel søfartsskole i de seneste to år.

Computeren er fodret med flere millioner billeder af situationer på havet – møde med andre skibe, særlige vejrforhold osv. – som er optaget under sejlads med kommercielle skibe. Ud fra billederne har AI lært, hvad en rigtig kaptajn gør, når han fx møder et andet skib, store bølger eller en bøje på åbent hav.

Se det historiske Mayflower-skib stævne ind mod Plymouth, US:

Efter den teoretiske undervisning i land installerede teknikere den nu halvbefarne AI ombord på forskningsskibet Plymouth Quest, som fungerede som skoleskib. Her fik computeren til opgave at sejle skibet, mens en rigtig kaptajn kunne gribe ind når som helst.

Hver gang mennesker greb ind, analyserede IBM-computeren situationen og blev på den måde hele tiden bedre til at træffe det rigtige valg – nøjagtig som når et menneske skal lære nyt af en med mere erfaring.

Kunstig intelligens snakker med på radioen

Nu er AI-computeren flyttet over på sin endelige plads i Mayflower, og efter flere testsejladser er den kunstige kaptajn klar til at føre skibet sikkert over Atlanten.

Navigationen skal ske efter tre niveauer af data. Første dataniveau er medbragt hjemmefra. Computerne ombord er fodret med alle relevante søkort og data om fx vejr- og strømforhold langs ruten.

Næste dataniveau indsamles undervejs. Når først Mayflower er i rum sø, downloader skibet oplysninger om lokal skibstrafik og om meteorologiske forhold. Hvis det fx ser ud til, der er en storm under opsejling, kan Mayflower korrigere ruten rettidigt og styre uden om problemerne.

© Lotte Fredslund/Illustreret Videnskab

Ruten går 5800 km tværs over Atlanten – uden styrmand

Droneskibets rute går gennem vanskelige farvande i det nordlige Atlanterhav. Fra havnebyen Plymouth i England sejler Mayflower mod vest-sydvest og Scillyøerne – sidste landkending før det åbne ocean. Herfra skal skibet efter planen sejle over Den Midtatlantiske Ryg og videre forbi det sted, hvor Titanic i 1912 ramte et isbjerg og gik ned. De sidste par tusind kilometer går stik vest, indtil skibet når sikker havn i Plymouth i det nordøstlige USA. Undervejs skal Mayflowers kunstige intelligens selv korrigere kursen, når skibet møder forhindringer som andre skibe, vraggods eller hårdt vejr.

Det sidste dataniveau er de lokale, aktuelle variationer, og det er her, Mayflower for alvor skiller sig ud.

Mens andre autonome skibe blot er halvautomatiske og kan følge en fastlagt rute – men kræver menneskelig handling, så snart der sker noget ud over det sædvanlige – så er Mayflower efter de mange træningsmåneder på søfartsskolen i stand til selv at håndtere enhver situation.

Radar, GPS, vindmålere, sonar og optiske sensorer på skibet fodrer konstant styrecomputeren med data, så kaptajn AI ved, præcis hvad der kræves, hvis skibet registrerer en kæmpebølge, en tabt skibscontainer eller et andet fartøj på kollisionskurs.

Mayflower lytter også med på radiomeldinger fra andre skibe og kan tilmed selv blande sig i samtalen, fx ved at melde “Dette er kaptajn AI fra det autonome skib Mayflower. Jeg ændrer kurs, 60 grader styrbord” for at undgå en kollision.

Mayflower blev søsat i Plymouth havn i Sydengland den 15. september 2020. Skibet stævner ud på Atlanten i april 2021.

© Mayflower Autonomous Ship/IBM

Alt dette kan et konventionelt skib naturligvis også, og pointen er netop, at Mayflower ikke kræver særbehandling. Skibet skal efterleve internationale søfartsregler som alle andre skibe – og kunne dokumentere det.

På samme måde som en kaptajn af kød og blod skal afgive søforklaring og redegøre for sine handlinger, hvis hans skib har været involveret i en hændelse til søs, så skal Mayflower også kunne forklare, hvorfor skibet fx valgte at ændre kurs i et afgørende øjeblik.

De vigtige beslutninger skal kunne spores, og her har programmørerne lånt software fra finansverdenen. Når millioner af kroner flyttes rundt på millisekunder, skal banksoftware efterfølgende kunne redegøre for sine automatiserede beslutninger – nøjagtig som kaptajn AI på Mayflower nu kan.

Fremtiden er førerløs

Under prøvesejladser ud for Englands kyst har IT-systemerne på Mayflower fungeret perfekt, men sejladsen er ikke kun en opvisning i teknisk blær.

Projektet er blevet til i samarbejde med havforskningsinstitutionen ProMare, og det egentlige formål er videnskabeligt. Undervejs skal Mayflower bl.a. indsamle vandprøver for at spore mikroplast, tælle dyr i havet og kortlægge havbunden. Men det er kun begyndelsen.

Se det nye Mayflower-skib blive samlet trin for trin:

Et fuldautomatisk skib er den perfekte platform for havforskning. Uden mandskab, kahytter, kabys, bro, proviant, ferskvand osv. ombord har konstruktørerne langt friere hænder i udformningen af skibet og bedre plads til videnskabeligt udstyr.

Når der blot er maskiner på skibet, kan togter vare i måneder eller år, og uden lønninger til forskere og søfolk kan havforskningen tilmed gøres billigt, når først droneskibet er betalt.

Interessen for et fuldstændig autonomt skib uden mandskab strækker sig langt ud over forskningsverdenen. 90 procent af alle varer i verden flyttes med skib, og den kommercielle skibsfart er altid på udkig efter løsninger, som kan gøre forretningen mere lønsom.

75 procent af alle ulykker til søs skyldes menneskelige fejl med uhyre store omkostninger til følge. De penge kan rederierne spare, hvis det er en AI og ikke en fuld kaptajn, som styrer skibet. Desuden vil rederierne spare en formue på løn til søfolk, og besparelsen vil i sidste ende betyde lavere fragtrater – dvs. billigere varer for forbrugere overalt i verden.

Oprindeligt skulle Mayflowers togt være begyndt, netop 400 år efter at det historiske skib forlod Plymouth i september 1620, men som stort set alt andet er også dette projekt forsinket af covid-19.

Nu er det planen at afsejle i foråret 2021, og på samme måde som træskibets togt dengang blev begyndelsen på et helt nyt kapitel i verdenshistorien, kan droneskibets togt meget vel blive det første spæde skridt mod en ny verdensorden i skibsfarten.

© Mayflower Autonomous Ship

Følg Mayflowers togt over oceanet

Det intelligente droneskib stævner ud på Atlanten i april 2021. Til den tid kan du følge skibets kurs, fart og position på søkortet i et virtuelt styrehus, der opdateres med live-data fra oceanet. Det er – næsten – som at være der selv.